目前快速、復雜的數(shù)字設計需要比以往任何時候都更多的物理層分析。選擇適當?shù)氖静ㄆ鳎苡行椭こ處熤苯釉趦x器上進行測量分析,進而將設計驗證周期縮短數(shù)周。全球80%的工程師使用泰克示波器來加快其設計的調試與測試工作。本文作者——泰克公司大中華區(qū)市場開發(fā)經理張?zhí)焐诮邮車鴥饶持襟w專訪時就示波器的一些關鍵指標進行了闡述,并在結尾作了趨勢展望。
1. 帶寬對示波器有多重要?工程師們還提到種類,也就是說,帶寬并不是唯一的衡量指標。高帶寬也意味著更多的噪聲。怎樣處理這個問題?
事實上,帶寬相同的示波器會表現(xiàn)出不同的上升時間,這是因為帶寬是在-3 dB處確定的,而沒有提供與頻響或相位響應的線性度有關的任何信息。不同的放大器特點(濾波器特點)導致頻響在高頻率時或多或少會急劇下降,會導致放大器可用帶寬產生相當大的波動。但是,對應用來說,測量上升沿上發(fā)生的錯誤非常關鍵,另外在數(shù)據(jù)信號中,對眼圖的張開度影響也很大。正因如此,上升時間指標對在時域中執(zhí)行測量的設備(示波器)非常重要。通過這一指標,用戶可以更容易地理解測量數(shù)據(jù)。
噪聲不僅取決于帶寬,還受到超出頻帶極限時下降陡峭程度的影響。必需在線性頻響、適度下降、理想的脈沖特點與噪聲之間實現(xiàn)良好平衡。在我們的設備中,您可以限定給定應用的可用帶寬,通過在垂直菜單中調節(jié)DSP(數(shù)字信號處理)帶寬,大幅度降低噪聲。
2. 最大存儲容量意味是什么?現(xiàn)在的標準都不會用到最大存儲容量,但哪些應用會用到?
最大存儲容量決定著示波器的記錄時間。250M點的存儲容量和100 GS/s的采樣率 (= 10 ps/點)會產生2.5 ms的最大記錄時間。只能通過降低采樣率,來提高這一時間。采用DSP頻響校正技術的示波器不允許這樣做,因此可能會錯誤理解測量信號。在我們的儀器中,可以激活DSP,把采樣率降低到內奎斯特頻率(采樣率> 2倍輸入帶寬);也可以關閉DSP,選擇任意采樣率,明顯提高記錄時間。
對抖動測量,記錄時間決定著正確測量的抖動頻率下限。在50 GS/s和250 MB時,抖動頻率下降約為600 Hz。對大多數(shù)標準和應用來說,30 MB的存儲容量通常已經足夠了。
3. ENOB值可以告訴測量工程師什么?
ENOB值(有效比特位)表明了測量信號模數(shù)轉換時的離散化階數(shù),這一指標為用戶評估示波器的ADC精度提供了一種簡單的參考。ENOB值不僅包含了ADC誤差,還包含輸入放大器的噪聲、采樣誤差、抖動和其它誤差來源。ENOB值還與測量的信號頻率有關,一般會隨著信號頻率提高而下降,但即使是在待測信號頻率很低時,也無法達到ADC的滿值(8bit)。
4.泰克的測量儀器提供了哪些重要的硬件觸發(fā)功能?
我們的示波器擁有多個硬件觸發(fā)電路,除典型的邊沿觸發(fā)外,還提供了復雜的時間和電壓相關觸發(fā)功能。Pinpoint觸發(fā)可以實現(xiàn)最多1400種觸發(fā)組合,包括邊沿觸發(fā)、毛刺觸發(fā)、寬度觸發(fā)、跳變時間觸發(fā)、超時觸發(fā)、碼型觸發(fā)、狀態(tài)觸發(fā)、建立時間/保持時間觸發(fā)、窗口觸發(fā)、碼型觸發(fā)、狀態(tài)觸發(fā)、定時器觸發(fā)、事件觸發(fā)、串行字觸發(fā)(64位)等等。
對采用不同編碼的數(shù)據(jù)信號,泰克還為用戶提供了專用觸發(fā)功能,如AMI、HDB3、BnZS、CMI、MLT3、I2C、SPI和NRZ。高達6.25 GBit/s的8b/10b專用硬件觸發(fā)是一個例外,它使得用戶能夠實時觸發(fā)8b/10b字符、字符串、異常及編碼錯誤。
5. 測量儀器提供了哪些重要的軟件觸發(fā)功能?
我們把軟件觸發(fā)功能稱為“搜索和標記”。對用戶來說,非常重要的一點是要理解所有軟件觸發(fā)都是在記錄存儲器中搜索事件,不能代替硬件觸發(fā),因為會出現(xiàn)大的記錄空白,所以會漏掉事件。
另一方面,可以在存儲器中標記多個事件,并在表格中列出這些事件。搜索和標記設置還可以復制到硬件觸發(fā)中,因此可以實時觸發(fā)這些事件。我們的設備還可以把使用的硬件作為選通功能,增加了示波器的分析能力。例如,這可以對找到的DDR存儲信號應用讀寫數(shù)據(jù)套件,在眼圖中顯示信號,或執(zhí)行抖動分析。
6. 示波器未來的發(fā)展方向是什么?請簡單介紹一下示波器開發(fā)的前景。
示波器向更高帶寬發(fā)展的勢頭仍在繼續(xù),特別是高速通信、寬帶RF等方面的設計和生產項目越來越需要高帶寬、高精度示波器。比如100G以太網(wǎng)變通方案,它采用復雜的調制技術(DP-QPSK),要求四個模擬輸入及超過20 GHz的帶寬進行分析。鑒于這些應用,泰克最近推出了33GHz高精度示波器,后續(xù)將有博文詳細介紹,敬請關注!
除儀器的內部技術外,開發(fā)和增強探頭也發(fā)揮著非常重要的作用。如果不能分接信號,并指向設備,那么帶寬最高的示波器用處也不大。泰克全系列探頭尖端,不管是高帶寬范圍還是用于特殊應用(如電流測量),都有助于展現(xiàn)我們的技術特色。有鑒于此,在許多情況下,都是探頭使得測量成為現(xiàn)實,應把探頭看作整個測量儀器解決方案非常重要的組成部分。
許多示波器應用還需要專用應用軟件,以便用戶以自動化方式更簡便地分析和評估測量數(shù)據(jù)。泰克看到這一領域的需求不斷增長,特別是中檔產品,其可以經濟地提供性能測量。泰克正持續(xù)開發(fā)重要的應用軟件,如自動電源測量軟件、抖動及中低速串行總線解碼技術。泰克新推出的基于Windows 7平臺的DPO/MSO5000系列就是一個很好的實例,表明我們以客戶可以承受的價格提供了客戶需要的解決方案。